JP4882971B2

JP4882971B2 - プラズマダイシング装置

Info

Publication number: JP4882971B2
Application number: JP2007297568A
Authority: JP
Inventors: 篤史針貝; 潔有田; 哲博岩井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2027-11-16
Also published as: JP2009123988A

Description

本発明は、真空チャンバ内で半導体ウェハに対してプラズマエッチングを行い、半導体ウェハを個々の半導体チップに切り分けるプラズマダイシング装置に関するものである。

電子機器の基板等に実装される半導体チップは、ストリート（ダイシングライン）によって複数の領域に区画された半導体ウェハをそのストリートに沿って切り分けることによって製造される。半導体ウェハの切り分け方法としてはダイシングソーを用いた機械的な切断方法が知られているほか、近年ではプラズマエッチングによる切断方法であるプラズマダイシングが考案されている（特許文献１）。

このようなプラズマダイシングを用いた半導体チップの製造方法では、先ず、半導体ウェハの回路形成面にこの回路形成面全体が被覆されるようにシート状の支持部材（保護シート）を貼り付けたうえで、回路形成面とは反対側の面（裏面）に耐エッチング性を有するマスク層（マスク部材）を形成する。そして、ストリートに沿ってマスク層にレーザ光を照射してマスクパターンを形成し、マスク層にマスクパターンが形成された半導体ウェハをプラズマダイシング装置の真空チャンバ内に搬入し、真空チャンバ内のステージに、半導体ウェハをマスク層が上を向くように載置する。そして、真空チャンバ内にプラズマを発生させてマスクパターンが形成されたマスク層をマスクとして半導体ウェハに対してプラズマエッチングを行い、半導体ウェハを個々の半導体チップに切り分ける。
特開２００５−１９１０３９号公報

しかしながら、半導体ウェハはプラズマダイシングにより個々の半導体チップに切り分けられるまでは衝撃等に対して非常に脆く破損に至り易いため、真空チャンバ内への半導体ウェハの搬入及び搬出時には慎重な取り扱いが要求され、作業性が悪いという問題点があった。

そこで本発明は、真空チャンバ内への半導体ウェハの搬入搬出を容易にして作業性を向上させることができるプラズマダイシング装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載のプラズマダイシング装置は、真空チャンバ及び真空チャンバ内に設けられたステージを有し、回路形成面に回路形成面全体を被覆する保護シートが貼り付けられるとともに、回路形成面とは反対側の裏面に耐エッチング性を有するフィルム状のマスク部材が貼り付けられた半導体ウェハをマスク部材が上を向くようにステージ上に載置させ、真空チャンバ内にプラズマを発生させてマスクパターンが形成されたマスク部材をマスクとして半導体ウェハにプラズマエッチングを行い、半導体ウェハを個々の半導体チップに切り分けるプラズマダイシングを実行するプラズマダイシング装置であって、マスク部材は、半導体ウェハの外周からはみ出た外周部がリング状の枠部材に保持されており、ステージは保護シートを介して半導体ウェハを支持するウェハ支持部及びウェハ支持部の外周側に設けられて枠部材を支持する枠部材支持部から成る。

請求項２に記載のプラズマダイシング装置は、請求項１に記載のプラズマダイシング装置であって、半導体ウェハがステージ上に載置された状態で枠部材を覆う誘電体製のカバー部材が設けられた。

請求項３に記載のプラズマダイシング装置は、請求項２に記載のプラズマダイシング装置であって、カバー部材は真空チャンバに設けられた昇降機構によってステージの枠部材支持部の上方を昇降自在であり、半導体ウェハがステージ上に載置された状態でカバー部材が枠部材に上方から当接されることによって枠部材が枠部材支持部上に固定されるようになっている。

本発明では、半導体ウェハの回路形成面とは反対側の裏面に貼り付けられた耐エッチング性を有するフィルム状のマスク部材の外周部がリング状の枠部材によって保持されており、真空チャンバ内には半導体ウェハを支持するウェハ支持部の外周側に枠部材を支持する枠部材支持部が設けられているので、半導体ウェハは真空チャンバ内におけるプラズマダイシング工程の前後において枠部材により保持されたマスク部材と一体となった状態で取り扱うことができる。このため半導体ウェハの真空チャンバ内への搬入搬出時には枠部材により保持されたマスク部材を半導体ウェハの搬送キャリヤとして機能させることができ、真空チャンバ内への半導体ウェハの搬入搬出作業を容易にして作業性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態における半導体ウェハの斜視図、図２は本発明の一実施の形態における半導体チップの製造手順を示すフローチャート、図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の一実施の形態における半導体チップの製造手順の工程説明図、図５（ａ）は本発明の一実施の形態における枠部材付き半導体ウェハの斜視図、図５（ｂ）は本発明の一実施の形態における枠部材付き半導体ウェハの分解斜視図、図６は本発明の一実施の形態におけるレーザ加工装置の構成図、図７は本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の正面断面図、図８は本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の平面断面図、図９は本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の側面断面図、図１０は本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の部分拡大側面断面図、図１１（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態における吸着搬送ツールと枠部材付きの半導体ウェハの側面図、図１２、図１３及び図１４は本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の正面断面図、図１５（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態における半導体チップの境界溝の拡大斜視図、図１６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び図１７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の一実施の形態における半導体チップの製造手順の工程説明図である。

図１において、半導体ウェハ１の表面の回路形成面１ａは格子状のストリート（ダイシングライン）２によって複数の領域に区画されており、区画された個々の領域には半導体素子（集積回路）３が形成されている。このため半導体ウェハ１はストリート２に沿って切り分ければ多数の半導体チップ４を一括して得ることができる。

この半導体ウェハ１から半導体チップ４を製造するには、先ず、保護シート貼付工程ＳＴ１を実行する（図２）。この保護シート貼付工程ＳＴ１では、半導体ウェハ１の回路形成面１ａに粘着質のシート状の保護シート（例えばＵＶテープ）５を貼り付ける（図３（ａ））。この保護シート５は半導体ウェハ１の外形と同じ外形に整形されており、半導体ウェハ１の回路形成面１ａ全体を被覆する。この保護シート貼付工程ＳＴ１では、予め半導体ウェハ１と同じサイズに整形された保護シート５を半導体ウェハ１の回路形成面１ａへ貼り付けるようにしてもよいし、半導体ウェハ１よりも大きいサイズの保護シート５を半導体ウェハ１の回路形成面１ａへ貼り付けたうえで、その後に保護シート５を半導体ウェハ１の外形に沿って切断（整形）するようにしてもよい。

保護シート貼付工程ＳＴ１が終了したら、次いで薄化工程（裏面研削工程）ＳＴ２を実行する（図２）。薄化工程ＳＴ２では、先ず、保護シート５が貼り付けられた半導体ウェハ１を研削装置６の回転定盤７に設置する。ここでは半導体ウェハ１の保護シート５が貼り付けられた面が回転定盤７の上面に固定されるようにし、回路形成面１ａとは反対側の面（以下、裏面１ｂと称する）が上方に向くようにする（図３（ｂ））。

半導体ウェハ１を回転定盤７に設置したら、回転定盤７の上方に設けられた研削ツール８によって半導体ウェハ１の裏面１ｂの研削を行う（図３（ｃ））。半導体ウェハ１の裏面１ｂの研削では、研削ツール８を半導体ウェハ１の裏面１ｂに押し付けるとともに（図３（ｃ）中に示す矢印Ａ）、回転定盤７と研削ツール８を上下軸まわりに回転させつつ（図３（ｃ）中に示す矢印Ｂ，Ｃ）、研削ツール８を水平面内で揺動させる（図３（ｃ）中に示す矢印Ｄ）。この薄化工程ＳＴ２により、半導体ウェハ１の厚さは１００〜３０μｍ程度まで薄化される（図３（ｄ））。なお、研削ツール８によって半導体ウェハ１の裏面１ｂに生じたダメージ層を除去するストレスリリーフ処理を薄化工程ＳＴ２に含めてもよい。

薄化工程ＳＴ２が終了したら、マスキング工程ＳＴ３を実行する（図２）。マスキング工程ＳＴ３では、薄化工程ＳＴ２において研削された半導体ウェハ１の裏面１ｂにダイアタッチフィルム１１を介して（間に挟むようにして）耐エッチング性を有するフィルム状のマスク部材（ここではＵＶテープとする）１２を貼り付ける（図４（ａ））。ここで、ダイアタッチフィルム１１は、半導体ウェハ１が最終的に個々の半導体チップ４に切り分けられたとき、各半導体チップ４のダイボンディング用の（各半導体チップ４を基板等にボンディングするための）接着フィルム層として機能するものである。

ダイアタッチフィルム１１は半導体ウェハ１の外径とほぼ同じ程度の（若干大きい）外径を有するものであるが、マスク部材１２は半導体ウェハ１の外周からはみ出す程度の大きさの外径を有するものであり、その半導体ウェハ１の外周からはみ出したマスク部材１２の外周部には、金属製（例えばステンレス製）のリング状の枠部材１４が貼着されている（図５（ａ），（ｂ））。すなわち、半導体ウェハ１の裏面１ｂに貼り付けられたマスク部材１２はその外周部がリング状の枠部材１４によって保持された状態となっている。以下、枠部材１４によって外周部が保持されたマスク部材１２が裏面１ｂに貼り付けられた状態の半導体ウェハ１を「枠部材付きの半導体ウェハ１０」と称する。

マスキング工程ＳＴ３が終了したら、マスクパターン形成工程ＳＴ４を実行する（図２）。マスクパターン形成工程ＳＴ４では、先ず、枠部材付きの半導体ウェハ１０を図６に示すレーザ加工装置２０に設置する。

図６において、レーザ加工装置２０は、枠部材付きの半導体ウェハ１０を図示しない真空チャック機構等により水平姿勢に固定するウェハ固定部２１、ウェハ固定部２１の上方を三次元的に移動自在に設けられたレーザ照射装置２２、撮像面を下方に向けてレーザ照射装置２２と一体に移動する赤外線カメラ２３、レーザ照射装置２２の移動制御とレーザ照射装置２２によるレーザ光２４の照射制御及び赤外線カメラ２３の撮像動作制御を行う制御部２５を備える。赤外線カメラ２３は、回路形成面１ａ側の半導体素子３やストリート２、認識マーク等を半導体ウェハ１の裏面１ｂ側より撮像することができる。

枠部材付きの半導体ウェハ１０は半導体ウェハ１の裏面１ｂに貼り付けられたマスク部材１２が上を向くようにウェハ固定部２１に固定される。ここで、マスクキング工程ＳＴ３が終了した半導体ウェハ１（枠部材付き半導体ウェハ１０）をウェハ固定部２１に固定する作業では、枠部材１４の部分を把持して移動等すればよく、枠部材１４に保持された
マスク部材１２が半導体ウェハ１の搬送キャリヤとして機能する。

ウェハ固定部２１に枠部材付きの半導体ウェハ１０が固定されたら、レーザ加工装置２０の制御部２５は赤外線カメラ２３から送られてくる半導体ウェハ１の撮像画像情報と図示しない記憶部に予め記憶したストリート２や認識マーク等の位置情報とに基づいてレーザ照射装置２２の移動制御及びレーザ照射装置２２によるレーザ光２４の照射制御を行い、半導体ウェハ１のストリート２に沿ってレーザ光２４を照射させる（図４（ｂ））。これにより半導体ウェハ１のマスク部材１２及びダイアタッチフィルム１１のストリート２に対応する部分は除去され、マスク部材１２の表面には格子状の複数の境界溝１６から成るマスクパターンが形成され、その境界溝１６からはストリート２に対応する半導体ウェハ１の裏面１ｂが露出される。（図４（ｃ））。これによりマスク部材１２及びダイアタッチフィルム１１は、個々の半導体チップ４に対応する領域ごとに分割された状態となる。

マスクパターン形成工程ＳＴ４が終了したら、ウェハ搬入工程ＳＴ５を実行する（図２）。このウェハ搬入工程ＳＴ５では、レーザ加工装置２０のウェハ固定部２１から枠部材付きの半導体ウェハ１を取り外し、後述するプラズマダイシング装置３０の真空チャンバ３１内に搬入することによって行う。

ここで、図７、図８、図９及び図１０を用いてプラズマダイシング装置３０の構成を説明する。図８は図７における矢視VIII−VIII断面図、図９は図８における矢視IX−IX断面図である。

プラズマダイシング装置３０は真空チャンバ３１と、真空チャンバ３１内に設けられたステージ３２を有し、ステージ３２には枠部材付きの半導体ウェハ１０がマスク部材１２を上に向けた状態で設置される。図７及び図８において、真空チャンバ３１には枠部材付き半導体ウェハ１０を真空チャンバ３１に出し入れするための２つのウェハ出入口３４が設けられており、これら２つのウェハ出入口３４を開閉する位置にはゲート３５が設けられている。これら２つのゲート３５は制御装置３６から作動制御がなされるゲート開閉駆動部３７を介して真空チャンバ３１に対して昇降し、ウェハ出入口３４の開閉を行う。

ステージ３２は下部電極であるウェハ支持部３８と、このウェハ支持部３８の外周側に設けられた枠部材支持部３９から成る。ウェハ支持部３８の上面と枠部材支持部３９の上面はともに平坦でほぼ同じ高さとなっている。ウェハ支持部３８は枠部材付き半導体ウェハ１０の半導体ウェハ１の外形よりも大きい外形を有しており、枠部材付きの半導体ウェハ１０の中心（半導体ウェハ１の中心）とステージ３２の中心（ウェハ支持部３８の中心）が上下方向にほぼ一致するように枠部材付き半導体ウェハ１０をステージ３２上に載置した状態では、半導体ウェハ１はウェハ支持部３８の上面の領域内に収まり、枠部材１４は枠部材支持部３９の領域内に収まるようになっている（図７）。

図１０において、枠部材支持部３９の上面には円環状の溝部４１が設けられている。この溝部４１は、枠部材付き半導体ウェハ１０の中心（半導体ウェハ１の中心）とステージ３２の中心（ウェハ支持部３８の中心）が上下方向にほぼ一致するように枠部材付き半導体ウェハ１０をステージ３２上に載置したときに、枠部材付き半導体ウェハ１０の枠部材１４が上方から嵌入する位置及び大きさに設けられている。

ウェハ支持部３８にはウェハ保持機構４２が設けられている（図７）。ウェハ保持機構４２は真空チャックや静電吸引機構等から成り、制御装置３６により作動制御がなされて作動し、半導体ウェハ１の回路形成面１ａに貼り付けられた保護シート５を介して半導体ウェハ１をウェハ支持部３８上に保持する。ウェハ支持部３８にはまた、高周波電源部４
３及び冷却ユニット４４が接続されている（図７）。高周波電源部４３は制御装置３６により作動制御がなされて作動し、下部電極としてのウェハ支持部３８に高周波電圧を印加する。また、冷却ユニット４４は制御装置３６により作動制御がなされて作動し、ウェハ支持部３８内で冷媒を循環させる。

真空チャンバ３１内のウェハ支持部３８の上方位置には上部電極４５が設けられている。上部電極４５には真空チャンバ３１内に、後述する境界溝表面平滑化工程ＳＴ６及びプラズマダイシング工程ＳＴ７において必要な酸素系ガスやフッ素系ガス等のプロセスガスを供給するプロセスガス供給部４６が接続されている（図７）。このプロセスガス供給部４６は制御装置３６により作動制御がなされて作動し、プロセスガスを上部電極４５経由で真空チャンバ３１内に供給する。真空チャンバ３１の下部には真空排気口４７が設けられており（図９）、ここには真空排気部４８が接続されている。真空排気部４８は制御装置３６により作動制御がなされて作動し、真空チャンバ３１内の空気を吸引排気して密閉された真空チャンバ３１内を真空状態にする。

上部電極４５の下面には多孔質プレート４９が設けられており、プロセスガス供給部４６から上部電極４５内に供給されたプロセスガスはこの多孔質プレート４９を通過してステージ３２上に保持された枠部材付きの半導体ウェハ１０に均一に吹き付けられる。

図９において、真空チャンバ３１には一対の昇降シリンダ５１が２つのウェハ出入口３４が対向する方向（Ｘ軸方向）と直交する水平方向（Ｙ軸方向）に並んで設けられている。各昇降シリンダ５１はそれぞれピストンロッド５２の先端部を上方に向けており、各ピストンロッド５２は真空チャンバ３１内を上下方向に延びている。これら一対の昇降シリンダ５１は制御装置３６により作動制御がなされるカバー部材昇降駆動部５３を介して作動し、互いに同期してピストンロッド５２を上下方向に突没させる。

ステージ３２（枠部材支持部３９）の上方には誘電体（例えばセラミックス）製のカバー部材５４が設けられている。このカバー部材５４はその中央部に円形の開口部５５が形成されたリング形状を有しており、枠部材付き半導体ウェハ１０の上方に重ねられたときに開口部５５の領域内に半導体ウェハ１を位置させた状態で、枠部材１４の上面の全域を覆うことができる形状及び大きさに形成されている。

図８、図９及び図１０において、カバー部材５４の外周部のＹ軸方向に対向する位置には一対の鍔部５６が設けられている。各鍔部５６はその直下に配置されている昇降シリンダ５１のピストンロッド５２の先端（上端）部と連結されており、一対の昇降シリンダ５１が同期してピストンロッド５２を上下方向に突没させると、カバー部材５４は水平姿勢を維持したままステージ３２の枠部材支持部３９の上方を昇降する。

カバー部材５４は両昇降シリンダ５１のピストンロッド５２を最大突出位置まで上動させた状態では上部電極４５の直下の「上動位置」に位置する（図７及び図９中に一点鎖線で示すカバー部材５４参照）。一方、カバー部材５４は、両昇降シリンダ５１のピストンロッド５２を最大没入位置まで下動させた状態では枠部材付きの半導体ウェハ１０の枠部材１４に上方から当接した「枠部材当接位置」に位置する。

図１０及び図８に示すように、昇降シリンダ５１のピストンロッド５２の先端部とカバー部材５４の鍔部５６とは、ピストンロッド５２の先端部から上方に突出して延びた複数の連結突起５７がカバー部材５４の鍔部５６を上下に貫通して設けられた複数の連結穴５８に下方から挿通され、連結突起５７の根元の当接面５７ａ（図１０）が鍔部５６の下面に下方から当接することによって連結されている。このため、ピストンロッド５２が最大突出位置から最大没入位置まで下動している途中でカバー部材５４が枠部材付きの半導体
ウェハ１０に上方から当接したときには、カバー部材５４はその当接した位置（枠部材当接位置）に停止するが、ピストンロッド５２の当接面５７ａは鍔部５６の下面から下方に離間してカバー部材５４とピストンロッド５２との連結は外れ、ピストンロッド５２はそのまま最大没入位置まで下動する。このときピストンロッド５２の連結突起５７は鍔部５６の連結穴５８内を下動する。

ここで、両昇降シリンダ５１は、下降中のカバー部材５４が枠部材付きの半導体ウェハ１０の枠部材１４と当接し、ピストンロッド５２がそのまま最大没入位置まで下動したときであってもピストンロッド５２の連結突起５７が鍔部５６の連結穴５８から下方へ抜けない位置に設けられている。したがって両昇降シリンダ５１のピストンロッド５２が最大没入位置から上動すると、その途中でピストンロッド５２の当接面５７ａは鍔部５６の下面に下方から当接し、カバー部材５４はピストンロッド５２により持ち上げられて上動する。

枠部材付きの半導体ウェハ１０の真空チャンバ３１内への搬入及び搬出を行うための吸着搬送ツール６０は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、作業者或いは別途設けたウェハ搬入搬出装置が把持する把持部６１及び把持部６１の先端部に設けられて下面に複数の吸着部６２を備えた円盤状のウェハ保持部６３を有して成る。ウェハ保持部６３は枠部材付きの半導体ウェハ１０の枠部材１４を包含する程度の大きさを有しており、複数の吸着部６２はそれぞれウェハ保持部６３及び把持部６１内を延びる真空管路を介して真空源（真空管路、真空源とも図示せず）に繋がっている。

枠部材付きの半導体ウェハ１０を半導体ウェハ１の回路形成面１ａ（すなわち保護シート５）が下方を向く姿勢で平らな面の上に載置したうえで、その上方からウェハ保持部６３と枠部材１４が上下方向に重なるように吸着搬送ツール６０を枠部材付きの半導体ウェハ１０に近づけ（図１１（ａ）中に示す矢印Ａ）、複数の吸着部６２が枠部材１４の直上のマスク部材１２に上面から接触したところで真空源により真空管路内の空気を真空吸引すれば、枠部材付きの半導体ウェハ１０が吸着搬送ツール６０の複数の吸着部６２に吸着されるので（図１１（ｂ））、その状態を保持したまま吸着搬送ツール６０を移動させることによって、枠部材付きの半導体ウェハ１０を任意の箇所に移動させることができる。

ウェハ搬入工程ＳＴ５では、先ず、制御装置３６からカバー部材昇降駆動部５３の作動制御を行って２つの昇降シリンダ５１のピストンロッド５２を最大突出位置まで上動させ、カバー部材５４を上動位置に位置させる。カバー部材５４を上動位置に位置させたら、真空チャンバ３１の外で吸着搬送ツール６０により枠部材付きの半導体ウェハ１０を吸着し、制御装置３６からゲート開閉駆動部３７の作動制御を行って一方のウェハ出入口３４のゲート３５を下降させる。これによりウェハ出入口３４が開口したら、そのウェハ出入口３４から枠部材付きの半導体ウェハ１０を吸着させた吸着搬送ツール６０を水平方向に差し入れ、枠部材付きの半導体ウェハ１０をステージ３２の上方に位置させる（図１２）。そして、枠部材付きの半導体ウェハ１０の枠部材１４がステージ３２の枠部材支持部３９に設けられた溝部４１に上方から接触するように吸着搬送ツール６０を下降させて吸着搬送ツール６０の真空吸引を解除すると、枠部材付きの半導体ウェハ１０の枠部材１４は枠部材支持部３９の溝部４１内に嵌入した状態となる（図１３）。これにより半導体ウェハ１はウェハ支持部３８上に載置された状態となる。

このようにウェハ搬入工程ＳＴ５では、マスクパターン形成工程ＳＴ４が終了した枠部材付き半導体ウェハ１０の枠部材１４の部分を吸着搬送ツール６０によって把持して移動等すればよく、ここでも枠部材１４に保持されたマスク部材１２が半導体ウェハ１の搬送キャリヤとして機能する。

ここで、前述のように、ステージ３２の枠部材支持部３９に設けられた溝部４１は、枠部材付きの半導体ウェハ１０の中心とステージ３２の中心とをほぼ一致させた状態で枠部材付きの半導体ウェハ１０をステージ３２上に載置したときに、枠部材付きの半導体ウェハ１０の枠部材１４が嵌入する位置及び大きさに設けられているので、上記のように枠部材付きの半導体ウェハ１０の枠部材１４をステージ３２の枠部材支持部３９に設けられた溝部４１に嵌入させることにより、枠部材付きの半導体ウェハ１０の中心（すなわち半導体ウェハ１の中心）とステージ３２の中心（すなわちウェハ支持部３８の中心）を上下方向にほぼ一致させた状態で枠部材付きの半導体ウェハ１０をステージ３２上に載置することができる。

枠部材付きの半導体ウェハ１０をステージ３２上に載置したら、吸着搬送ツール６０を真空チャンバ３１の外に出し（図１４）、制御装置３６からゲート開閉駆動部３７の作動制御を行って現在開口しているウェハ出入口３４のゲート３５を上昇させ、そのウェハ出入口３４を閉止させる。これにより真空チャンバ３１内が密閉状態となる。

ウェハ出入口３４を閉止させたら、制御装置３６からカバー部材昇降駆動部５３の作動制御を行ってカバー部材５４を下降させる。カバー部材５４は下降の途中でステージ３２上に載置された枠部材付きの半導体ウェハ１０の枠部材１４に上方から当接し、その当接した位置（枠部材当接位置）に位置決めされる。また、カバー部材５４が枠部材１４に上方から当接して枠部材当接位置に位置決めされた後は、カバー部材５４とピストンロッド５２との連結は外れてカバー部材５４は枠部材１４の上に載った状態となるので、枠部材１４はカバー部材５４の自重によってステージ３２上に押し付けられ、枠部材１４はカバー部材５４とステージ３２との間に挟持されてステージ３２上（枠部材支持部３９上）に固定される（図７）。そして、このようにカバー部材５４が枠部材当接位置に位置決めされた状態では、枠部材付きの半導体ウェハ１０の枠部材１４は誘電体製のカバー部材５４によって上方から覆われた状態となる。これにより枠部材付き半導体ウェハ１０のステージ３２上への設置が完了し、ウェハ搬入工程ＳＴ５が終了する。

ウェハ搬入工程ＳＴ５が終了したら、境界溝表面平滑化工程ＳＴ６を実行する（図２）。

前述のマスクパターン形成工程ＳＴ４でレーザ加工されたマスク部材１２の境界溝１６の表面は、鋭角に尖ったギザギザな凹凸形状となっている。ここで「境界溝１６の表面」とは、レーザ光２４でマスク部材１２（及びダイアタッチフィルム１１）を切除することによって生じたマスク部材１２の対向する２つの切除面１２ａと、これら２つの切除面１２ａの間から境界溝１６に露出した半導体ウェハ１の裏面１ｂから成る面を指す（図１５（ａ））。

境界溝１６の表面がギザギザな凹凸形状となるのは、マスクパターン形成工程ＳＴ４において、脈動のあるレーザ光２４によってマスク部材１２を切除したためにマスク部材１２の切除面１２ａに凹凸部１２ｂができたり、マスク部材１２の切除時に周囲に飛散したマスク部材１２の残渣１２ｃが境界溝１６の表面に付着したりすること等による。

この状態から直ぐにプラズマダイシング装置３０内でプラズマエッチングを行うと、切り分けられた半導体チップ４の側面もギザギザな形状になってしまい、そこに応力集中が発生し易くなる。このため半導体ウェハ１をプラズマダイシング装置３０の真空チャンバ３１内に搬入したら、プラズマエッチングを行う前に、マスクパターン形成工程ＳＴ４において凹凸形状となった境界溝１６の表面の平滑化を行う。

境界溝表面平滑化工程ＳＴ６では、先ず、制御装置３６から真空排気部４８の作動制御
を行って真空チャンバ３１内の空気を抜き、真空チャンバ３１内を真空状態とする。そして、制御装置３６からプロセスガス供給部４６の制御を行って、上部電極４５に酸素ガス（若しくは酸素ガスを主成分とする混合ガス）を供給させる。これにより上部電極４５から多孔質プレート４９を介して真空チャンバ３１内に酸素ガスが供給される。この状態で制御装置３６から高周波電源部４３を制御して下部電極としてのウェハ支持部３８に高周波電圧を印加すると、下部電極であるウェハ支持部３８と上部電極４５の間に酸素ガスのプラズマＰｏが発生する（図１６（ａ））。この酸素ガスのプラズマＰｏは有機物であるマスク部材１２（及びダイアタッチフィルム１１）を灰化するので、境界溝１６の表面は平滑化される（図１６（ｂ）、図１５（ｂ））。

この境界溝１６の表面の平滑化は、具体的には、酸素ガスのプラズマＰｏによって境界溝１６の表面（マスク部材１２の対向する２つの切除面１２ａ）の凹凸部１２ｂを除去し、境界溝１６の表面に付着したマスク部材１２の残渣１２ｃを除去し、境界溝１６の表面（マスク部材１２の対向する２つの切除面１２ａ）の凹凸部１２ｂを均してその凹凸部１２ｂの凹凸周期を大きくすることによって行う（図１５（ｂ）参照）。なお、酸素ガスのプラズマにより境界溝１６の表面の平滑化を行っている間は、冷却ユニット４４を駆動して冷媒をウェハ支持部３８内に循環させ、プラズマの熱によって半導体ウェハ１が昇温するのを防止するようにする。

酸素ガスのプラズマＰｏ中にマスク部材１２が曝露される時間が長ければ長いほどマスク部材１２の灰化は進行するが、この境界溝表面平滑化工程ＳＴ６においてマスク部材１２を酸素ガスのプラズマＰｏ中に曝露する時間は、マスク部材１２の境界溝１６の表面が平滑化されるのに必要な最小限度のものとする。目安として、曝露時間はマスク部材１２の外面側が１〜３μｍ程度除去されるものであることが好ましい。

境界溝表面平滑化工程ＳＴ６が終了したら、プラズマダイシング工程ＳＴ７を実行する（図２）。プラズマダイシング工程ＳＴ７では、先ず、制御装置３６からプロセスガス供給部４６の制御を行って上部電極４５にフッ素系ガスを供給させる。これにより上部電極４５から多孔質プレート４９を介して真空チャンバ３１内にフッ素系ガスが供給される。この状態で制御装置３６から高周波電源部４３を制御して下部電極としてのウェハ支持部３８に高周波電圧を印加すると、下部電極であるウェハ支持部３８と上部電極４５の間にフッ素系ガスのプラズマＰｆが発生する（図１６（ｃ））。

発生したフッ素系ガスのプラズマＰｆは、マスクパターン（境界溝１６）が形成されたマスク部材１２をマスクとしてシリコン製の半導体ウェハ１の裏面１ｂをプラズマエッチングするので、半導体ウェハ１は境界溝１６に沿って一括して切断される（プラズマダイシング）。これにより半導体ウェハ１は個々の半導体チップ４に切り分けられる（図１６（ｄ））。なお、このフッ素系ガスのプラズマＰｆにより半導体ウェハ１の裏面１ｂのエッチングを行っている間は、制御装置３６から冷却ユニット４４の制御を行って冷媒をウェハ支持部３８内に循環させ、プラズマの熱によって半導体ウェハ１が昇温するのを防止するようにする。

ここで、境界溝１６の表面はその前の工程（境界溝表面平滑化工程ＳＴ６）において平滑化されているので、プラズマエッチングによって形成される半導体ウェハ１の切断面、すなわち半導体チップ４の側面は平坦なものとなる。また、プラズマエッチングは境界溝１６を起点として進行するので、切り分けられた個々の半導体チップ４の大きさと、各半導体チップ１に貼り付けられているダイアタッチフィルム１１の大きさとはほぼ同じ大きさとなる。

また、このプラズマダイシングが実行されている間、マスク部材１２の外周部を保持す
る金属製等の枠部材１４は誘電体製のカバー部材５４によって上方から覆われているので、真空チャンバ３１内に発生したプラズマが枠部材１４に集中することが防止される。

プラズマダイシング工程ＳＴ７が終了したら、ウェハ搬出工程ＳＴ８を実行する（図２）。このウェハ搬出工程ＳＴ８では、先ず、制御装置３６からプロセスガス供給部４６の制御を行って真空チャンバ３１内へのプロセスガスの供給を停止させ、真空排気部４８の作動制御を行って真空チャンバ３１内の真空を破壊する。そして、制御装置３６からカバー部材昇降駆動部５３の作動制御を行って２つの昇降シリンダ５１のピストンロッド５２を最大突出位置まで上動させ、カバー部材５４を上動位置に位置させる。次いで、制御装置３６から一方のウェハ出入口３４のゲート３５を開いて吸着搬送ツール６０を真空チャンバ３１内に挿入し、真空チャンバ３１内への搬入時と同様の要領によって吸着搬送ツール６０に枠部材付きの半導体ウェハ１０を吸着させる。そして、その枠部材付きの半導体ウェハ１０を吸着させた吸着搬送ツール６０を開口させたウェハ出入口３４から真空チャンバ３１の外部に出し、制御装置３６からゲート３５を閉止する。これにより真空チャンバ３１内から枠部材付きの半導体ウェハ１０（切り分けられた半導体チップ４が保護シート５によって繋がった状態のもの）が搬出される。

このようにウェハ搬出工程ＳＴ８では、枠部材１４の部分を吸着搬送ツール６０によって把持して移動等すればよく、ここでも枠部材１４に保持されたマスク部材１２が半導体ウェハ１の搬送キャリヤとして機能する。

このようにウェハ搬出工程ＳＴ８が終了したら、ダイボンディングシート貼付工程ＳＴ９を実行する（図２）。ダイボンディングシート貼付工程ＳＴ９では、枠部材付きの半導体ウェハ１０を保護シート５が貼り付けられた側の面が上になるようにし、下面側のマスク部材１２にダイボンディングシート１７を貼り付ける（図１７（ａ））。このダイボンディングシート１７の貼り付けは、マスクパターン形成工程ＳＴ４で分断されたマスク部材１２を跨ぐようにして行う。

このダイボンディングシート貼付工程ＳＴ９では、ダイボンディングシート１７は枠部材１４を含む大きさを有してその外周が枠部材１４によって保持されるようにしてもよいが、必ずしも枠部材１４に外周が保持されるようにしなくもてよい。但し、後者の場合であっても、少なくとも、マスクパターン形成工程ＳＴ４で分断されたマスク部材１２の全てがこのダイボンディングシート１７によって繋げられる程度の十分な大きさを有している必要がある。

このダイボンディングシート貼付工程ＳＴ９では、枠部材付き半導体ウェハ１０の移動等は枠部材１４の部分を把持して行うことができ、ここでも枠部材１４に保持されたマスク部材１２が半導体ウェハ１の搬送キャリヤとして機能する。

ダイボンディングシート貼付工程ＳＴ９が終了したら、次いで保護シート除去工程ＳＴ１０を実行する（図２）。保護シート除去工程ＳＴ１０では、ダイボンディングシート１７が貼り付けられた状態の枠部材付き半導体ウェハ１０（個々の半導体チップ４に切り分けられた半導体ウェハ１）から、保護シート５を引き剥がして除去する（図１７（ｂ））。これにより各半導体チップ４はその半導体チップ４とほぼ同じ大きさのダイアタッチフィルム１１を下面（半導体ウェハ１の裏面１ｂ）側に有し、そのダイアタッチフィルム１１を介してダイアタッチフィルム１１とマスク部材１２の間の粘着力及びマスク部材１２とダイボンディングシート１７の間の粘着力によってダイボンディングシート１７の上面に保持された状態となる。この保護シート除去工程ＳＴ１０では枠部材付き半導体ウェハ１０の移動等は枠部材１４の部分を把持して行うことができ、ここでも枠部材１４に保持されたマスク部材１２が半導体ウェハ１の搬送キャリヤとして機能する。

保護シート除去工程ＳＴ１０が終了したら、接着力低下処理工程ＳＴ１１を実行する（図２）。接着力低下処理工程ＳＴ１１では、ＵＶテープから成るマスク部材１２に紫外線を照射することによって、ダイアタッチフィルム１１とマスク部材１２の間の接着力を低下させる（図１７（ｃ））。この接着力低下処理工程ＳＴ１１によってマスク部材１２のダイアタッチフィルム１１に対する接着力は弱められ、下面にダイアタッチフィルム１１を有した各半導体チップ４をダイボンディングシート１７から容易に剥離させることができるようになる。

ここで、前述のように、マスクパターン形成工程ＳＴ４の終了時には、マスク部材１２及びダイアタッチフィルム１１は、個々の半導体チップ４に対応する領域ごとに分割された状態となっている。このため、保護シート５が除去され、接着力低下処理工程ＳＴ１１においてダイアタッチフィルム１１とマスク部材１２の間の接着力が低下されると、ダイアタッチフィルム１１付きの半導体チップ４は、ダイボンディングシート１７に貼り付けられているマスク部材１２から容易に剥離させることができ、図示しないピックアップ機構によってダイボンディングシート１７の下方から半導体チップ４を押し上げれば、ダイアタッチフィルム１１付きの半導体チップ４はダイボンディングシート１７から剥離する（図１７（ｄ）。剥離工程ＳＴ１２）。このダイボンディングシート１７から剥離した半導体チップ４は下面に接着フィルム層であるダイアタッチフィルム１１が貼り付けられた状態となっているので、これをピックアップすれば、そのままこの半導体チップ４をリードフレームや基板等にボンディングすることができる。

以上説明したように、本実施の形態における半導体チップ４の製造方法では、半導体ウェハ１は、少なくともマスキング工程ＳＴ３後からダイボンディングシート貼付工程ＳＴ９まで、枠部材１４に保持されたマスク部材１２が貼り付けられた状態となっており、この枠部材１４に保持されたマスク部材１２が半導体ウェハ１及びプラズマダイシング工程ＳＴ７において切り分けられた半導体チップ４の搬送キャリヤとして使用されるので、工程間における半導体ウェハ１の取り扱いが大変容易である。ここで、半導体ウェハ１の裏面１ｂへのマスク部材１２の取り付けは半導体ウェハ１に薄化工程ＳＴ２を施した後に行われるので、従来のように薄化工程で枠部材１４と研削ツール８とが干渉することがなく、薄化工程ＳＴ２では既存の設備を使用することができる。

また、プラズマダイシング工程ＳＴ７の後、マスクパターン形成工程ＳＴ４で分断されたマスク部材１２を跨ぐように半導体ウェハ１の裏面１ｂ側にダイボンディングシート１７が貼り付けられ、その後に個々の半導体チップ４に分断された半導体ウェハ１から保護シート５が除去されるようになっているので、保護シート５が除去された時点で、半導体チップ４は、回路形成面１ａとは反対側の裏面１ｂにダイボンディングシート１７が貼り付けられた状態となっており、剥離工程ＳＴ１２でも既存の設備を使用することができる。更に、この剥離工程ＳＴ１２で、マスク部材１２はダイボンディングシート１７に貼り付いた状態で残るので、プラズマダイシング工程ＳＴ７の後、半導体チップ４の回路形成面１ａからマスク部材１２を除去する工程を必要としない。

ここで、ダイボンディングシート貼付工程ＳＴ９で、ダイボンディングシート１７が枠部材１４を含む大きさを有してその外周部が枠部材１４によって保持されるように半導体ウェハ１に貼り付けられた場合には、保護シート除去工程ＳＴ１０において保護シート５が半導体ウェハ１の回路形成面１ａから除去されると（図１７（ｂ））、その時点でマスク部材１２は半導体チップ４の搬送キャリヤとしては機能しなくなり、代わりにダイボンディングシート１７が新たな半導体チップ４の搬送キャリヤとしての役割を果たすことになる。しかし、ダイボンディングシート貼付工程ＳＴ９で、ダイボンディングシート１７が枠部材１４を含む大きさを有しておらず、その外周が枠部材１４によって保持されてい
ない場合には、枠部材１４に保持されたマスク部材１２と、これに貼り付けられたダイボンディングシート１７とが、新たな半導体チップ４の搬送キャリヤとしての役割を果たすことになる。この場合には、マスク部材１２は、ダイボンディングシート貼付工程ＳＴ９以後の工程においても切り分けられた半導体チップ４の搬送キャリヤとして使用されることになる。

また、本実施の形態におけるプラズマダイシング装置３０では、半導体ウェハ１の回路形成面１ａとは反対側の裏面１ｂに貼り付けられた耐エッチング性を有するフィルム状のマスク部材１２の外周部がリング状の枠部材１４によって保持されており、真空チャンバ３１内には半導体ウェハ１を支持するウェハ支持部３８の外周側に枠部材１４を支持する枠部材支持部３９が設けられているので、半導体ウェハ１は真空チャンバ３１内におけるプラズマダイシング工程ＳＴ７の前後において枠部材１４により保持されたマスク部材１２と一体となった状態で取り扱うことができる。このため半導体ウェハ１の真空チャンバ３１内への搬入搬出時には枠部材１４により保持されたマスク部材１２を半導体ウェハ１の搬送キャリヤとして機能させることができ、真空チャンバ３１内への半導体ウェハ１の搬入搬出作業を容易にして作業性を向上させることができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、ダイアタッチフィルム１１の外面に貼り付けられる耐エッチング性を有するフィルム状のマスク部材１２としてＵＶテープを用いるとしていたが、ＵＶテープのほかに、例えばポリオレフィン系の樹脂やポリイミド系の樹脂等のような高温環境化でフッ素系ガスのプラズマに耐え得る材料から成る基材と、ＵＶテープに対する紫外線照射のような簡易な方法によって接着力が低下する接着剤との組み合わせから成るもの等を用いることができる。

真空チャンバ内への半導体ウェハの搬入搬出を容易にして作業性を向上させることができるプラズマダイシング装置を提供する。

本発明の一実施の形態における半導体ウェハの斜視図本発明の一実施の形態における半導体チップの製造手順を示すフローチャート（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における半導体チップの製造手順の工程説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における半導体チップの製造手順の工程説明図（ａ）本発明の一実施の形態における枠部材付き半導体ウェハの斜視図（ｂ）本発明の一実施の形態における枠部材付き半導体ウェハの分解斜視図本発明の一実施の形態におけるレーザ加工装置の構成図本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の正面断面図本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の平面断面図本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の側面断面図本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の部分拡大側面断面図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における吸着搬送ツールと枠部材付きの半導体ウェハの側面図本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の正面断面図本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の正面断面図本発明の一実施の形態におけるプラズマダイシング装置の正面断面図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における半導体チップの境界溝の拡大斜視図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における半導体チップの製造手順の工程説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における半導体チップの製造手順の工程説明図

符号の説明

１半導体ウェハ
１ａ回路形成面
１ｂ裏面
４半導体チップ
５保護シート
１２マスク部材
１４枠部材
３０プラズマダイシング装置
３１真空チャンバ
３２ステージ
３８ウェハ支持部
３９枠部材支持部
５１昇降シリンダ（昇降機構）
５４カバー部材

Claims

真空チャンバ及び真空チャンバ内に設けられたステージを有し、回路形成面に回路形成面全体を被覆する保護シートが貼り付けられるとともに、回路形成面とは反対側の裏面に耐エッチング性を有するフィルム状のマスク部材が貼り付けられた半導体ウェハをマスク部材が上を向くようにステージ上に載置させ、真空チャンバ内にプラズマを発生させてマスクパターンが形成されたマスク部材をマスクとして半導体ウェハにプラズマエッチングを行い、半導体ウェハを個々の半導体チップに切り分けるプラズマダイシングを実行するプラズマダイシング装置であって、マスク部材は、半導体ウェハの外周からはみ出た外周部がリング状の枠部材に保持されており、ステージは保護シートを介して半導体ウェハを支持するウェハ支持部及びウェハ支持部の外周側に設けられて枠部材を支持する枠部材支持部から成ることを特徴とするプラズマダイシング装置。
半導体ウェハがステージ上に載置された状態で枠部材を覆う誘電体製のカバー部材が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマダイシング装置。
カバー部材は真空チャンバに設けられた昇降機構によってステージの枠部材支持部の上方を昇降自在であり、半導体ウェハがステージ上に載置された状態でカバー部材が枠部材に上方から当接されることによって枠部材が枠部材支持部上に固定されるようになっていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマダイシング装置。